Устройство для измерения дальности и скорости объектов

 

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к оптической локации, и может быть использовано для измерения дальности и скорости объектов в авиации и других областях науки и техники. Целью изобретения является повышение точности измерения дальности и скорости объектов. Устройство содержит последовательно расположенные одночастотный лазер 1, ответвитель 2, модулятор 3 частоты излучения, отражатель 16, полупрозрачное зеркало 15, связанное с ответвителем 2, фотоприемник 7, усилитель 8, смеситель 9, согласованный фильтр 10, пороговый блок 11 и вычислительный блок 12, а также ключ 13, опорный генератор 6 и последовательно соединенные генератор 5 импульсов и генератор 4 линейно-частотно-модулированного сигнала с треугольным законом модуляции, выход которого соединен с управляющим входом модулятора 3 частоты излучения. Устройство содержит триггер 14, выход ключа 13 соединен со вторым входом смесителя 9, первый вход - с выходом опорного генератора 6 и входами синхронизации генератора 5 импульсов и генератора 4 линейно-частотно-модулированного сигнала, а второй вход - с прямым выходом триггера 14, R-вход которого соединен с выходом генератора 5 импульсов и вторым входом вычислительного блока 12, C-вход - с выходом порогового блока 11, D-вход - с инвертирующим входом триггера. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (II) (5()5 G 01 С 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4667729/10 (22) 01.03.89 (46) 07.07.91, Бюл. № 25 (71) Белорусский государственный университет им. B.È.Ëåíèíà (72) B.Ë.Êîçëîâ, В,А.Фираго и А.Ф.Шилов (53) 528.3.021.7 (088.8) (56) Патент Франции ¹ 2543690, кл. 6 01 С 17/06, 1983.

Патент Франции ¹ 2462717, кл, G 01 С 17/06, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗ МЕ P ЕНИЯ

ДАЛЬНОСТИ И СКОРОСТИ ОБЬЕКТОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к оптической лока ции, и может быть использовано для измерения дальности и скорости обьектов в авиации и других областях науки и техники.

Целью изобретения является повышение точности измерения дальности и скорости объектов. Устройство содержит последовательно расположенные одночастотный лазер 1, ответвитель 2, модулятор 3 частоты излучения, отражатель 16, полупрозрачное зеркало 15, связанное с ответвителем 2, фотоприемник 7, усилитель 8, смеситель 9, согласованный фильтр 10, пороговый блок 11 и вычислительный блок 12, а также ключ 13, опорный генератор 6 и последовательно соединенные генератор 5 импульсов и генератор 4 линейно-частотно-модулированного сигнала с треугольным законом модуляции, выход которого соединен с управляющим входом модулятора 3 частоты излучения. Устройство содержит триггер 14, выход ключа

13 соединен с вторым входом смесителя 9, первый вход — с выходом опорного генератора 6 и входами синхронизации генератора

5 импульсов и генератора 4 линейно-частотно-модулированного сигнала, а второй вход — с прямым выходом триггера 14, R-вход которого соединен с выходом генератора 5 импульсов и вторым входом вычислительного блока 12, С-вход — с выходом порогового блока 11, D-вход — с инвертирующим входом триггера. 2 ил.

20

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к оптической локации, и может быть использовано для измерения дальности и скорости объектов в авиации и других областях науки и техники.

Целью изобретения является повышение точности измерения дальности и скорости объектов, На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг,2 — временные диаграммы, поясняющие его работу, Устройство содержит одночастотный лазер 1, ответвитель 2, модулятор 3 частоты излучения, генератор 4 линейно-частотномодулированного (ЛЧМ) сигнала с треугольным законом модуляции, генератор 5 импульсов, опорный генератор 6, фотоприемник 7, усилитель 8, смеситель 9, согласованный фильтр 10, пороговый блок 11, вычислительный блок 12, ключ 13, триггер

14, полупрозрачное зеркало 15 и отражатель 16.

Устройство работает следующим образом, Генератор импульсов 5 запускает блок

4, который формирует один период ЛЧМсигнала с треугольным законом модуляции (фиг,2а). Этот сигнал поступает на модулятор 3 частоты излучения лазера 1 и на дистанциюию посылается частотно-модулированное излучение, которое, отражаясь от движущегося объекта 16, проходит через полупрозрачное зеркало 15 и попадает на фотоприемник 7, где смешивается с немодулированным излучением лазера, поступающим от ответвителя 2. При этом на выходе фотоприемника

7 в результате фотогетеродинирования выделяется частотно-модулированный радиосигнал, задержанный относительно модулирующего на время распространения до цели и обратно и имеющий доплеровский сдвиг частоты.

После усиления усилителем 8 принятый частотно-модулированный сигнал поступает на вход смесителя 9 и после преобразования в смесителе на вход согласованного фильтра 10, на выходе которого формируется короткий радиоимпульс. Пороговый блок

11 регистрирует сигнал с согласованного фильтра 10 и формирует на выходе стандартный импульс (фиг.2в), который подается в вычислительный блок 12. В смесителе 9

ЛЧМ-сигнал с противоположной крутизной перестройки частоты в каждом полупериоде модуляции (фиг.2а) преобразуется в ЛЧМсигнал с одинаковой крутизной перестройки в обоих полупериодах (фиг.2б), Это осуществляется следующим образом.

2 1

Запускающий импульс с генера-ора 5 поступает иа R-вход три. гера 14 и устанавливает его в состояние логического "0". С выхода триггера 14 уровень логического "0" подается на управляющий вход ключа 13 и закрывает его. Гармонический сигнал с опорного генератора 6 не поступает на вход смесителя 9, При этом на выход смесителя

9 проходит без искажений сигнал, поступающий на его второй вход с выхода усилителя

8, На выходе согласованного фильтра 10 формируется короткий радиоимпульс.

Фильтр 10 согласован с первым полупериодом модулирующего сигнала. Пороговый блок 11 формирует стандартный импульс (фиг,2в), который поступает на С-вход триггера 14, и переключает его в состояние логической "1", Ключ 13 открывается и гармонический сигнал с опорного генератора 6 поступает на гетеродинный вход смесителя 9, на выходе которого появляется разностная частота си-íà,ëà гетеродина и сигнала с выхода усили геля 8 (фиг.26) Опорный генератор 6 для обеспечения высокой точности измерений представляет собой высокостабильный кварцевый генера.lop, частота которого равна удьсенной центральной частоте согласованного фильтра 10, 4TQ необходимо для Обеспе le i!le с метричного преобразования второго полупериода Л,ЧМ-сигнала относительно первого. Таким образом, второй полупериод ЛЧМ-сигнала после r:реобразования в смесителе 9 имеет Ту же .<Оутиэну перестройки частоты, что и первый, и после прохождения фильтра 10 дает на его выходе короткий радиоимпульс, регистрируемый блоком 11 (фиг,2б). Импульс с блока 11 переключает триггер 14 в состояние логического "0" и устройство готово к приему следующего ЛЧМ-сигнала с дистанции, Вычислительный блок 12, запускаемый в счетHbIA режим импульсом с гене; атора 5, определяет временное положение импульсов на выходе порогового устройства i1, возникающих в первом и втором полупериодах ЛЧМ-сигнала. Дальность определяется по величине средней задержки обоих импульсов, а скорость — по разности этих задержек (на фиг.2б штриховой линией показан сигнал, Отраженный От неподвижного объекта).

Сигнал с выхода генератора 6 подается на вход синхронизации генератора ЛЧМсигнала 4, где используется как опорный в

perl фазовой автоподстройки линейности закона модуляции. Таким образом, фаза модулирующего сигнала жестко. связана с фазой опорного генератора 6, что исключает ошибки, равные периоду опорного генера1661572 и тора, в определении временного положения отклика с фильтра 10, обусловленные ripeобразованием в смесителе 9 второго полупериода ЛЧМ-сигнала. Синхронизация опорного генератора 6 и генератора 5 импульсов обеспечивает синфазность запуска модулирующего сигнала и начала периода авто подстоойки, . Пределы измерения скоростей определяются диапазоном перестройки ЛЧМ-сигнала. Чтобы пределы измерения положительных и отрицательных скоростей были одинаковы, необходимо обеспечить симметричность ЛЧМ-сигнала относительно полосы фильтра.

Формула изобретения

Устройство для измерения дальности и скорости обьектов, содержащее последовательно расположенные одночастотный лазер, ответвитель, модулятор частоты излучения, отражатель, полупрозрачное зеркало, связанное с ответвителем, фотоприемник, усилитель, смеситель. согласованный фильтр, пороговый 5/loK M BbHMcfli4" тельный блок, ключ, опорный генератор и последовательно соединенные генератор

5 импульсов и генератор линейно-частотномодулированного сигнала, выход которого соединен с управляющим входом модулятора частоты излучения, о т л и ч а ю щ е е с я тем. что, с целью повышения точности за

10 счет уменьшения инструментальных погрешностей согласованной фильтрации, в него введен триггер, выход ключа соединен с вторым входом смесителя, первый вход— с выходом опорного генератора и входами

15 синхронизации генератора импульсов и генератора линейно-частотно-модулированного сигнала, а второй вход — с прямым выходом триггеоа, R-вход которого соединен с выходом генератора импульсов и вто20 рым входом вычислительного блока, С-вход — с выходом порогового блока, à D-вход — с инвертирующим выходом триггера,